电阻式薄膜压力传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种电阻式薄膜压力传感器。

背景技术：

传感器技术与通信技术、计算机技术构成现代信息产业的三大支柱。其中，传感器技术是一项相对通信技术和计算机技术落后的瓶颈工业。传统传感器因功能、特性、体积等难以满足现代计算机技术、通信技术对精度、可靠性、抗环境性、信息处理能力等要求而逐渐被淘汰。

薄膜压力传感器是随着薄膜技术的发展而诞生的一种性能优良的新型压力传感器，其采用高精密印刷技术，具有精度高、工作温度范围宽、稳定性好等优良特点。现有薄膜压力传感器一面为银浆导电线路层，另一面为高电阻层，所述银浆线路层与高电阻层彼此分离。当传感器受压变形时，银浆线路层与高电阻层相接触，随着两者接触的紧密程度的增加，两者之间的电流增加，从而改变传感器的输出电阻。上述结构的薄膜压力传感器，通过改变银浆线路层与高电阻层的接触紧密程度来改变输出电阻，其灵敏度和电阻变化范围受银浆线路层的电路的疏密程度限制，压力感应范围、稳定性和线性难以满足要求。

技术实现要素：

有鉴于此，提供一种高精准度的电阻式薄膜压力传感器。

一种电阻式薄膜压力传感器，包括第一导电结构、第二导电结构、以及设置于第一导电结构与第二导电结构之间的隔离结构，所述第一导电结构包括第一基材、形成于第一基材上的导电线路层、以及覆盖于所述导电线路层上的高阻碳油层，所述第二导电结构包括第二基材、以及形成于第二基材上的低阻碳油层，所述导电线路层包括两分离设置的弧形引线，两引线围成有内部空间，所述隔离结构形成有对应内部空间的若干第一开口，所述第一开口分别沿引线的径向延伸，受压时低阻碳油层与高阻碳油层在对应所述第一开口位置处形成接触，导通两引线。

较佳地，所述各第一开口的径向内端相连通、径向外端相分离。

较佳地，所述第一开口的径向内端的宽度大于径向外端的宽度，第一开口的轮廓线在第一开口的径向内端与径向外端之间为光滑的渐变线，所述电阻式薄膜压力传感器对应第一开口的径向内端位置形成易接触区、对应第一开口的径向外端位置形成难接触区。

较佳地，所述隔离结构还形成有若干第二开口，所述第二开口分别沿引线的径向延伸，第二开口的径向内端位于隔离结构的径向的中间，第一开口与第二开口沿周向交替设置。

较佳地，所述第二开口的径向内端的宽度大于径向外端的宽度，第二开口的轮廓线在第二开口的径向内端与径向外端之间为光滑的渐变线，所述电阻式薄膜压力传感器对应第二开口的径向外端位置形成难接触区。

较佳地，所述两引线相对设置，每一引线包括半圆弧状的本体以及由本体沿径向向内呈辐射状延伸的若干分支，所述第一开口、第二开口的径向外端分别延伸至对应的相邻两分支之间。

较佳地，所述第一开口、第二开口的数量之和与两引线的分支的数量之和相当。

较佳地，所述隔离结构包括一体形成于高阻碳油层上的隔离层以及粘结于第一、第二导电结构之间的环形隔离件，所述隔离件上形成有断口，所述第一开口形成于隔离层上。

较佳地，所述隔离结构为薄片状的隔离件，粘结于第一、第二导电结构之间。

较佳地，所述电阻式薄膜压力传感器整体呈圆形薄片状。

相较于现有技术，本实用新型电阻式薄膜压力传感器在其隔离结构上形成开口，使传感器电阻与压力呈对应关系，从而线性更好、精准度高、稳定性更佳，压力感应范围更大、更耐磨、抗氧化好等，可以满足苛刻的使用环境，广泛应用于各行各业。

附图说明

图1是本实用新型电阻式薄膜压力传感器的一实施例的结构示意图。

图2为图1所示电阻式薄膜压力传感器的爆炸图。

图3为图2所示电阻式薄膜压力传感器的第一导电结构的爆炸图。

图4为本实用新型电阻式薄膜压力传感器的受小力时的形变示意图。

图5为本实用新型电阻式薄膜压力传感器的受大力时的形变示意图。

图6为本实用新型电阻式薄膜压力传感器的隔离件的另一实施例的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中示例性地给出了本实用新型的一个或多个实施例，以使得本实用新型所公开的技术方案的理解更为准确、透彻。但是，应当理解的是，本实用新型可以以多种不同的形式来实现，并不限于以下所描述的实施例。

图1-2所示为本实用新型电阻式薄膜压力传感器的一具体实施例，所示传感器整体呈圆片状，包括第一导电结构10、第二导电结构50、隔离件70、以及垫片80。请同时参阅3图，所述第一导电结构10包括第一基材11、导电线路层20、以及高阻碳油层30。其中，第一基材11为圆形薄片，具有一定的柔韧性，受压可以有一定的形变量，优选地为附着力优良的PET、PI、FR4等薄膜柔性材料。所述导电线路层20通过印刷、蚀刻、电镀和喷涂等工艺形成于第一基材11上，优选地为导电银浆线路。所述高阻碳油层30具有高的电阻率，通过印刷、喷涂、雕刻等工艺形成于第一基材11与导电线路层20上。

本实施例中，所述导电线路层20包括分离设置的两根引线21，所述两引线21的末端向外伸出，作为整个传感器的电阻输出端22。所述每一引线21整体上呈梳齿状，包括一半圆弧状的本体23、以及由本体23沿径向向内呈辐射状延伸的若干分支24，所述各分支24沿周向均匀间隔设置。所述两引线21在第一基材11上呈相对设置，共同围成一齿轮状的内部空间25。所述高阻碳油层30覆盖于导电线路层20上，包括相分离的两个半圆部分，每一半圆部分覆盖对应的一根引线21，两半圆部分之间形成窄小的间隙32。由于所述高阻碳油层30的两半圆部分分离设置，不会导通所覆盖的两引线21，输出端22之间的初始电阻值无限大。

较佳地，所述第一导电结构10上还形成有圆形的隔离层40。所述隔离层40优选地为绝缘材料，通过印刷或喷涂、雕刻或覆膜等工艺形成于第一基材11与高阻碳油层30上。所述隔离层40呈辐射状形成有若干开口41，所述各开口41沿隔离层40的周向均匀间隔设置，每一开口41沿径向延伸。所有开口41对应两引线21之间的内部空间25所在位置设置，所述高阻碳油层30对应开口41的部分暴露在外，形变时与第二导电结构50形成电性接触，导通两引线21。较佳地，所述开口41的数量与引线21的分支23的数量相当，每一开口41位于对应的相邻的两分支23之间。

本实施例中，所述开口41包括若干第一开口41a与若干第二开口41b，所述第一开口41a与第二开口41b沿隔离层40的周向交替设置。每一第一开口41a、第二开口41b的径向外端延伸至对应的两分支23之间；第一开口41a的径向内端延伸至隔离层40的中央并相互连通；第二开口41b相对第一开口41a的长度略短，其径向内端大约位于隔离层40的径向的中间位置，各第二开口41b相互不连通。较佳地，所述开口41a、41b的径向内端相对于径向外端具有更大的宽度，每一开口41a、41b的外轮廓线42a、42b由开口41a、41b的径向内端与径向外端之间为光滑的渐变线。所述开口41a、41b的设置是为了高阻碳油层30与第二导电结构50接触，在隔离层40尺寸允许的情况下，所有开口41a、41b可以设计为延伸至隔离层40的中央并相互连通。

如图2所示，所述第二导电结构50包括圆片状的第二基材51、以及形成于第二基材51上的低阻碳油层52。类似于第一基材11，所述第二基材51优选地为附着力优良的PET、PI、FR4等薄膜柔性材料。所述低阻碳油层52为整片结构，通过印刷或喷涂、雕刻等工艺形成于第二基材51上，其电阻率远小于高阻碳油层30。

所述隔离件70优选地为双面胶薄片材料，两面均具有良好的粘性，其整体大致呈圆环形，与第一、第二导电结构10、50的外形相匹配。组装时，隔离件70置于第一、第二导电结构10、50之间，并与第一、第二基材11、51的外边缘相对齐，通过其粘性将导第一、第二导电结构10、50粘结为一体。组装后，第一基材11上的导电线路层20、高阻碳油层30朝向第二基材51上的低阻碳油层52设置。所述隔离层40、隔离件70共同构成隔离结构，具有一定的厚度，将高阻碳油层30与低阻碳油层52相隔开，并在高阻碳油层30、低阻碳油层52之间形成变形空间60。较佳地，所述隔离件70形成有断口72，连通变形空间60与外界，当传感器受压产生变形时，变形空间60内的空气由断口72向外排出，保证传感器内外气压的一致。

所述垫片80优选地为橡胶、硅胶、泡棉等软性片材，贴设于第一导电结构10和/或第二导电结构50的外表面上，在所述电阻式薄膜压力传感器受压时，使压力均匀分布的同时又能够直接有效的将压力传递到传感器。本实施例中，以第二导电结构50作为受压件为例，垫片80贴设于第二导电结构50的第二基材51上。在其它实施例中，所述垫片80还可与硬片材层叠相间使用。

如图4、图5所示，本实用新型传感器在不使用时，第一导电结构10与第二导电结构50被隔离件70间隔开，第一导电结构10的两引线21断开，初始电阻无限大。当所述传感器在使用时，压力F施加于垫片80上，进而传递至第二基材51上，带动低阻碳油层52产生变形内凹，与第一导电结构10的高阻碳油层30外露于绝缘层的开口41a、41b的部分相接触，此时低阻碳油层52同时与高阻碳油层30的两部分接触，导通两引线21输出电阻。类似地，若压力F施加于第一基材11，则带动高阻碳油层30产生变形内凹，其外露于绝缘层的开口41a、41b的部分与低阻碳油层52相接触，此时高阻碳油层30的两部分同时与低阻碳油层52接触，两引线21导通输出电阻。

本实用新型电阻式薄膜压力传感器中，高阻碳油层30透过隔离层40上的开口41a、41b与低阻碳油层52接触而导通，传感器对应第一开口41a的径向内端的区域受力更容易变形，而且范围较宽，形成易接触区43，较小的压力就可以使第一导电结构10与第二导电结构50接触而导通。相对地，传感器对应第一开口41a的径向外端的区域不容易变形，而且范围较窄，形成难接触区44a、对应第二开口41b的径向外端的区域不容易变形而且范围较窄，形成难接触区44b，需要较大的压力才可以使第一导电结构10与第二导电结构50接触而导通。而隔离层40的开口41a、41b的轮廓线42a、42b在开口41a、41b的径向内端与径向外端之间为光滑的渐变线，即易接触区43和难接触区44a、44b之间是渐变线过渡，实现均匀圆滑变化。由于易接触区43位于传感器的中央，距离引线21较远，电流经过高阻碳油的路程较长，使传感器的电阻较高；而难接触区44a、44b靠近传感器的边缘，紧挨引线21，电流经过高阻碳油的路程较短，使传感器的电阻较低。

本实用新型电阻式薄膜压力传感器上所受压力F从小到大的变化过程中，如图4所示，当压力F较小时，高阻碳油层30与低阻碳油层52首先在易接触区43形成接触，此时接触紧密程度低、接触电阻高，而且电流在两引线21之间需要经过高阻碳油的路程长，从而传感器电阻高；当传感器上所受压力F增大时，高阻碳油层30与低阻碳油层52在易接触区43的接触紧密程度提高、电阻减小，从而传感器的电阻减小；当传感器上所受压力F进一步增大时，高阻碳油层30与低阻碳油层52在难接触区44a、44b形成接触，电流在两引线21之间需要经过高阻碳油的路程变短，电阻低，从而使传感器的输出电阻减小。

本实用新型电阻式薄膜压力传感器通过易接触区43与难接触区44a、44b的渐变线过渡设计，易接触区43与难接触区44a、44b均匀圆滑过渡，使传感器电阻与压力呈对应关系，相较于常规薄膜压力传感器，本实用新型电阻式薄膜压力传感器具有更好的性能，如线性更好、精准度高、稳定性更佳，压力感应范围更大、更耐磨、抗氧化好等，可以满足苛刻的使用环境，广泛应用于各行各业。

图6所示为本实用新型电阻式薄膜压力传感器的隔离件70’的另一实施例的示意图，本实施例中所述隔离件70’呈整片结构，并形成有若干第一开口71a与第二开口71b。所述隔离件70’的开口71a、71b与前一实施例的隔离层40的开口41a、41b结构相似，第一开口71a与第二开口71b沿隔离件70’的周向交替排布，均对应两引线21之间的内部空间25位置设置。每一第一开口71a、第二开口71b的径向外端延伸至对应的两分支23之间；第一开口71a的径向内端延伸至隔离件70’的中央并相互连通；第二开口71b的径向内端大约位于隔离件70’的径向的中间位置，各第二开口71b不连通。每一开口71a、71b的轮廓线在开口71a、71b的径向内端与径向外端之间为光滑的渐变线。本实施例的隔离件70’在功能上综合了前一实施例的隔离层40的功能，单独构成等同于第一实施例的隔离结构，如此在形成传感器时，隔离层40可以省略。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。